前言:我國自主研發的時速600公裡的高速磁懸浮試驗樣車於今天上午10時50分在山東青島下線,這標誌著我國在高速磁浮技術領域取得重大突破。新型高速磁浮列車具有速度快、安全可靠、噪音低、振動小、載客量大、維護量少等多項優點。
磁懸浮列車,又稱磁浮列車,是一種靠磁力(即磁的吸力和排斥力)來推動的列車。由於其軌道的磁力使之懸浮在空中,行進時不需接觸地面,因此其阻力只有空氣的阻力。磁浮列車的最高時速理論上可以達每小時600公裡以上,比較輪軌高速列車的最高時速574.8公裡更快。歷史最高紀錄是603km/h,該記錄於2015年4月日本東海旅客鐵路公司L0系高速列車在山梨磁浮實驗鐵路試行時取得。
高速磁浮交通系統關鍵技術研究課題,是科技部「十三五」國家重點研發計劃「先進軌道交通」重點專項的課題之一。項目目標主要是攻克高速磁浮核心技術,自主全面掌握高速磁浮設計、製造、調試和試驗評估等相關方法,研製出具有完全自主智慧財產權的時速高達600公裡的高速磁浮工程化系統,構建我國高速磁浮產業化能力。
該項目於2016年7月啟動,由中國中車公司組織,中車四方股份公司具體實施,聚集國內高鐵、磁浮領域優勢資源,聯合30餘家企業、高校、科研院所組成「聯合艦隊」共同攻關。經過近三年的技術攻關,課題團隊成功突破高速磁浮系列關鍵核心技術,車輛、牽引、運控通信等核心子系統研發取得重要階段性成果。據了解,計劃原定於2020年研製出樣板車,結果由於技術突破,本周四(23日)上午10時50分便提前在青島下線。
試驗樣車作為高速磁浮項目研發的重要環節,是高速磁浮的「實車級」試驗驗證平臺。目前試驗樣車實現了靜態懸浮,狀態良好;通過試驗樣車,可對高速磁浮關鍵技術及核心系統部件進行驗證和優化,為後續工程化樣車的研製打下技術基礎。
試驗車採用新一代的輕質高強度車體,突破了高速狀態下流固耦合作用的制約,並解決氣動阻力、升力的問題,還研發了高精確度的懸浮導向、測速定位裝置與控制系統,氣動性能達到國際先進水平。
實驗車還完成了長大薄壁鋁合金車體雷射複合焊、電磁鐵箔繞、懸浮架精鑄等系列關鍵工藝,在車體、電磁鐵及其他控制裝置上實現工程化技術的重大突破。
對於牽引系統,丁叄叄介紹,這套基於有源中點嵌位(ANPC)技術的24MVA大功率牽引變流系統,屬於世界首創的自主研發系統;至於運控通訊方面,丁叄叄說明,為了配合這輛磁浮車,相關單位研發了適合「長大幹線、多分區」追蹤運行的高速全自動控制系統,且還在LTE架構的基礎上,融合了低延遲技術的新型通訊系統,目前已完成5試驗樣機研製。
目前中國現有的磁懸浮運營線路,僅僅是中低速磁懸浮,時速僅100公裡左右。我國現有高鐵的最高運營速度也不過為時速350公裡,飛機巡航速度為時速800至900公裡,時速600公裡的高速磁浮正可填補航空與高鐵客運之間的旅行速度空白,對於完善我國立體高速客運交通網具有重大的技術和經濟意義。事實上,早在2003年,中國首輛購買自德國的磁懸浮列車就在上海磁浮線開始運行;2016年,中國首條具有完全自主智慧財產權的中低速磁懸浮商業運營示範線長沙磁浮快線開通試運營;2018年,中國首列商用磁浮2.0版列車下線。
高速磁浮課題負責人、中車四方股份公司副總工程師丁叄叄說,「以北京至上海為例,加上旅途準備時間,乘飛機需要約4.5小時,高鐵需要約5.5小時,而高速磁浮僅需3.5小時左右。」
作為目前可實現的、速度最快的地面交通工具,高速磁浮用於長途運輸,可在大型樞紐城市之間或城市群與城市群之間形成高速走廊。按實際旅行時間計算,在1,500公裡運程範圍內,高速磁浮是最快的交通方式。未來一旦實現商業運行,從北京到上海將只需3.5個小時,比飛機足足快了將近1個小時。
高速磁浮採抱軌的方式運行,因此列車沒有脫軌風險。其牽引供電系統布置在地面,採分段供電,同一供電區間只能有一列車行駛,基本上也無追撞風險。此外,與輪軌列車相比,磁浮列車沒有傳統的車輪,行駛時與軌道不發生接觸,無輪軌摩擦,維護量也更少,具備全壽命周期成本優勢。
目前,中國中車已制定未來四年600公裡磁浮樣車運用考核計劃。圍繞高速磁浮項目,中車四方股份公司目前正在建設高速磁浮實驗中心、高速磁浮試製中心,預計今年下半年投入使用。與此同時,5輛編組時速600公裡高速磁浮工程化樣車的研製目前也在順利推進中。按照項目計劃,時速600公裡高速磁浮工程樣車將在2020年下線;2021年在調試線上開展系統綜合試驗,完成集成驗證,形成高速磁浮工程化能力。【萬象打卡】
結語:磁浮技術的研究源於德國,早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理,並於1934年申請了磁浮列車的專利,技術發展已近百年。磁浮列車享有安全、可靠、舒適並有大運載力的優勢,必將為我國春運、旅遊及城市集群協同發展留下濃墨的一筆,改變人們的出行方式。您會選擇乘坐磁懸浮列車嗎?歡迎留言談談您的觀點。